细长轴车削变形因素及解决方法

一般工件长度与直径25：1时称为细长轴。干过车工的人都知道，细长轴是机床加工中最难加工的一种零部件。过去在机械加工行业当中有句俗话：“车工怕车杆，钳工怕挫眼”。“杆”就是指细长轴。“眼”，指的是孔。实际上这句话现在来讲也不过时。细长轴始终是困扰着机床加工中的一项技术难题。

一，下料：细长轴的下料尺寸和一般零部件的下料尺寸有一些区别，通常的零部件下料长度加长5-6mm，直径加大2-3mm即可。而细长轴就不同了，由于细长轴的刚性差，主轴旋转起来所产生的离心力比较大，工件在加工过程中，很容易脱落，造成机械事故和人伤亡事故。为了安全起见，卡盘爪加持的长度一般不少于20mm。下料尺寸一般为30长，直径最少加大5-6mm。

二，粗车：也就是除锈，主要是给调质打基础，除锈的方法一般的分三种：1），锉刀挫。2），砂布打。3），车刀车。一般的前两种不用。用车刀车一下见光为止。注意，在编排工艺的时候一定要注明不准打中心孔。

三，调质，硬度可根据技术要求而定。

四，校直，1),在平板上用锤子敲打的方法。2），用压力机校直的方法。

五，时效，一般在空气中放置一段时即可。

六，车：一般的可分为粗车、半精车、精车三种。 细长轴的装卡方法，可分为一夹一顶、两顶和一加一拉的方法。首先平端面，打中心孔，最好是两头打中心孔，但不能同时把两头的中心孔打出来。

由于细长轴本身的刚性差，故在车削过程中过程中会常常出现以下问题：

1在切削过程中，工件受热会产生弯曲变形，甚至会使工件卡死在顶尖间而无法加工。

2工件受切削力作用产生弯曲，从而引起震动影响工件的精度和表面粗糙度。

3由于工件的自重、变形、振动影响工件圆柱度和表面粗糙度。

4工件在高速旋转时，在离心力的作用下，加剧工件弯曲与振动。因此，切削速度不宜过高。

由此可知对车削细长轴，不论对刀具，机床精度， 辅助工具精度，切削用量的选择，工艺安排与具体操作技能都应有较高的要求，是一项工艺较强的综合技术。

七，防止细长轴车削时振动和变形的方法

防止细长轴车削时振动和变形主要采取以下几种措施。

1.使用中心架支承车削细长轴，在车削细长轴时，可使用中心架来增加工件刚性。一般车削细长轴使用中心架的方法有：

1）中心架直接支承在工件中间，当工件可以分段车削时，中心架支承在工件中间，这样支承，长度与直径的比值减少了一半，对细长轴的刚性可增加好几倍。在工件装上中心架之前，必须在工件毛坯中间车一段支承中心架支承爪的沟槽，沟槽表面粗糙度要细，圆柱度公差要小，否则会影响工件的精度。 车削时，中心架的支承爪与工件接触处应经常加润滑油。为了是支承爪与工件保持良好的接触，也可以在支承爪与工件之间加一层纱布和研磨剂，进行研磨抱合。

2）用过渡套筒支承细长轴。如果用上面支承方法车沟槽比较困难的化，可以用过渡套筒，是支承爪与过渡套筒的外表面接触，过渡套筒的两端面各装有4个螺钉，用这些螺钉顶住毛坯工件，并调整套筒的轴线与主轴旋转轴线相重合，即可车削。

2.跟刀架的使用，跟刀架分两种：一种是带有两只支承爪的跟刀架，还有一种是带有三只爪的跟刀架。加工细长轴最好使用带有三个爪的跟刀架。因为三个爪的跟刀架支承的点位比较多，分布比较合理，装夹比较牢固，可以大大的减小工件的跳动，提高工件的加工质量。车削时三爪与工件表面应保持良好的接触，接触压力不宜过大，压力过大，会把工件车成“竹节形”。如果跟刀架的卡爪压力过小，甚至没有接触，那就起不到跟刀架的作用。要特别注意的是，当支承爪在加工过程中磨损以后，应及时的调整。

3.减少工件的热变形伸长，车削时，由于车削热的影响，使工件随温度的升高而逐渐伸长变形，这就叫“热变形。在车削一般轴类时可不考虑热变形伸长问题，但是车削细长轴时，因为工件长，总伸长量大，所以一定要考虑热变形的影响。工件热变形伸长量计算公式：⊿L=aL⊿t式中

⊿L——工件热变形伸长量（mm）；

a——材料线膨胀系数（1/oС）;

L——工件的总长（mm）;

⊿t——工件升高的温度（oС）。

例如；车削直径为25mm，长度为1200mm的细长轴，材料45#车削时因受到切削热的影响，使工件由原来的21oC上升到61oC，求这根细长轴的热变形伸长量。

⊿t=61oС-21oС=40oС

⊿L=aL⊿t=11.59X10?6X1200X40=0.556（mm）

从上计算可知，细长轴热变形伸长量是很大的，由于工件一端顶住，一端夹住，工件热变形量无法伸长，因此只能本身产生弯曲。细长轴一旦产生弯曲后，车削就很难进行下去。克服工件的热变形可采用以下措施。

1）使用弹性活顶尖来适应工件热变形伸长。弹性活顶尖前面装有向心球轴承，中间装有推力球轴承承受轴向推力，尾部装有滚针轴承支承径向推力。而向心轴承和推力轴之间装有三片厚2.5mm的蝶形弹簧。当工件变形伸长时，工件推动顶尖通过向心球轴承是蝶形弹簧压缩变形。从而可达到调节工件热变形伸长的作用。工件不易弯曲，车削可顺利进行。

2）保证充分的切削液，车削细长轴时，不论是低速车削还是高速车削，为了减少工件的升温而引起的热变形，提高跟刀架、刀具的使用寿命和工件的加工质量。

3）刀具应经常保持锋利，以减少车刀与工件的摩擦发热。

4．合理选择车刀的几何形状。车削细长轴时， 由于工件刚性差，车刀的几何形状对工件的震动有明显的影响。

1）为了减少径向切削力，车刀的主偏角尽量采用90o～93o

2）为了减小切削力和切削热，应选择较大的前角20o～25o

3）车刀前面应磨有R1.5～3的断屑槽，使切屑卷曲折断。

4）选择正刃倾角，取λ=3o，使切削留量流向待加工表面，并使卷削效果良好。

5）为了减小径向切削力，刀尖半径应磨有0.3mm的圆弧。倒楞0.1mm。粗车时主轴转速选择300～350。进给量0.2～0.3mm。切削深度1.5～2mm。精车时主轴转速500～600。进给量0.08～0.12mm。切削深度0.5mm左右。

6）外圆车成后，可以把长度量好后切一刀，但不要直接切断，需调头切断。切断时要在车床主轴孔内镶上一固定套，把轴穿进套筒内切断。

7）存放，不要横放在工件箱内，应有专用的工 件箱竖直存放。